第80章 开水要怎么烧
第80章开水要怎么烧
要开始烧开水了，腓特烈在书房里忙了不知多久，发现有很多前置任务没有解决。
首先，烧开水得确认蒸汽压力，压力表搞出来了吗？
还好他上辈子对压力表熟悉，画了一个波登管压力表的原理图交给奥美特那边去解决。
然而，苦难才刚开始。
腓特烈选择了以20～30马力蒸汽机作为目标，取中值25马力，因为目前魔法往复机的功率在5～10马力，必须以更大的功率与它错开生态位。
实践表明，目前的大部分机器这个功率已经够了，更大功率的机器就需要更高的运动速度，这就会导致散热更加困难，花在冷却上的能量也会越多，整体效率也就越低。
所以腓特烈决定，魔法往复机在低功率区发展，蒸汽机功率往大的走。
确定了输出功率，接下来开始进行计算。
由蒸汽机结构与物理知识可得理论输出功率公式：
P=2×N×L×(πD/4)×P/(75×
式中
P——输出功率马力
N——蒸汽机转速转数/分
L——活塞行程米
D——活塞直径厘米
P——蒸汽压力千克/厘米
由公式不难看出，如果要缩小蒸汽机体力，蒸汽压力就必须增加。
依靠“俺寻思”确定了活塞的直径与行程，接下来需要确定转速，“俺寻思”单缸蒸汽机的活塞线速度V是2～3米/秒，可得公式：
N=60V/2L转数/分
接下来可以计算出锅炉的蒸汽压力，要比蒸汽机的工作压力高一些。
然后腓特烈的脑袋要炸，他没接触过蒸汽锅炉设计，对锅炉的结构只有大概的认识，蒸汽管道选型所用的流速法和压降法更是根本没听说过。
他只能继续发动“俺寻思之力”，先做出来再说，然后慢慢改。
在锅炉的能源上，腓特烈毫不犹豫地选择了使用魔法能源，这是想了很久才得出的结论。
这年头的煤炭开采还是很落后，冶炼厂就已经吃掉韦森领全部的进口份额了，再烧开水恐怕没那么多的煤。
用魔晶则不一样，它的最大优点就是可以利用自然界中的魔法元素给自己充能，无废气排放，绿色环保无污染。
加热魔法阵可以完全置于水中，散发的热量被周围的水完全吸收，不像烧煤那样烟气中还有不少热量没有被利用。
同时使用魔法能源还有个优点，容易控制火候。
加热魔法阵的魔法回路可以和压力表、水位计相连，能够做到压力不够了开猛火，压力过大关小火，压力正常保温，水不够了自动关闸避免烧干。
然后腓特烈又遇到一个问题，蒸汽阀、水阀这些还得从头开始。
箭在弦上，他管不了那么多了，不再精益求精，顺便把制作螺丝和螺母的搓丝机、滚丝机和攻丝机都“俺寻思”出来，螺丝的直径、原始三角形高度和螺距按上辈子所用的复制过来，极限性能就做破坏性实验吧。
好在他当时做过一段时间的安装工程，对这些比较熟悉。
有了这些机器，搞出截止阀应该是没问题了，其它阀门做出来也不难。
为了不让蒸汽机变成自爆卡车，锅炉和气缸需要足够结实，因此壁厚必须足够，但又不能浪费材料。
这就需要通过大量实验获取数据，然后结合材料力学推倒出相关公式。
否则，没有理论指导，要生产更大功率的蒸汽机只能重新“俺寻思”一遍。
腓特烈花了不知多少个日夜来进行计算才最终确定下各种数据。
这台魔法蒸汽机气缸直径140㎜，活塞行程230毫米，转速300转/分钟，考虑到各种能量损耗，要想达到25马力估计得使用超过10个大气压的蒸汽。
这时维克托大主教找来的玻璃工匠们到了，腓特烈花了一天时间从工匠中挑了个领头的主持玻璃工坊建设，同时批准了韦森领各部门改革的方案，接下来开始设计各个部件与确定制造工艺。
锅炉主用钢板卷成，焊接就简单了，从韦森堡大学里抓个火系魔法玩的溜的过来干活。
两端的半球形部分用钢板放在模具里锻打，锅炉的两头需要经常打开检修魔法阵，法兰盘就顺手点出来，并用铅做密封圈。
汽缸主体浇铸出来后在上模具进行适当锻打去除气眼等瑕疵，接着用车床加工外部形状和用镗床对内膛进行精加工。
活塞直接浇铸，然后用车床加工外形、内螺孔和安装密封环的沟槽，直径比气缸小1㎜。
密封圈加工简单，但是对材料性能要求高，不能太硬磨坏气缸，弹性不能太大也不能太小，这点就交给专业人士处理了。
活塞与活塞杆通过活塞内孔的螺纹和杆一端的螺纹连接，在两边用螺母夹紧，浇上铅密封并固定螺母以防松动。
滑阀控制着气缸里的蒸汽给气与排气，通过连杆控制来回移动，让蒸汽分别进入气缸内活塞的两边以推动活塞往复运动，并让废气通过打开的通道排出。
这个零件需要长时间往复运动，对密封性有要求，难以经常更换，于是接触面就用铜来制作。
气缸的两端和锅炉一样用法兰盘与铅密封圈连接，但是一头有活塞杆穿过，这就需要安装填函在确保活塞杆运动时不让蒸汽泄露。
填料没有太多的选择，他叫来巴斯夫问了半天，最后选择一种加了添加剂的耐高温耐磨史莱姆软胶套铁环方案。
剩下的就简单了，用在魔法往复机上的十字头、主连杆、飞轮和曲轴等部件都可以直接用在蒸汽机上。
主要部件设计完了，接下来是管道和各种附件的设计。
首先是控制锅炉向蒸汽机提供蒸汽的汽门，他在汽包里设计了一个用魔法肌肉控制的截止阀，不工作的时候像手指头一样堵着管道，开始工作时松开，也不知道行不行。
接着是顶部安全阀，它和高压锅的排气阀一个原理，平时在重力作用下堵着管子，压力达到危险的时候就被顶开排气。
侧面也有安全阀，在最低水位下方，用铅堵着，加热魔法阵的魔法回路从那里经过，当水低于它切锅炉里继续加热铅就会熔化，排出蒸汽并切断魔法回路。
轮子也不能少，不然这么大的玩意没人抬得动。
最后是把这些东西整合起来，锅炉横在下面，蒸汽机安装在它的上面，再加一个拍水蒸气的烟囱，一台魔法锅驼机就诞生了。
这时腓特烈不禁在想，这家伙既然有轮子了，为何车轮不干脆直接和飞轮接上，再在前轮加个转向器，后边加个驾驶室，一辆拖拉机就成了。
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要开始烧开水了，腓特烈在书房里忙了不知多久，发现有很多前置任务没有解决。
首先，烧开水得确认蒸汽压力，压力表搞出来了吗？
还好他上辈子对压力表熟悉，画了一个波登管压力表的原理图交给奥美特那边去解决。
然而，苦难才刚开始。
腓特烈选择了以20～30马力蒸汽机作为目标，取中值25马力，因为目前魔法往复机的功率在5～10马力，必须以更大的功率与它错开生态位。
实践表明，目前的大部分机器这个功率已经够了，更大功率的机器就需要更高的运动速度，这就会导致散热更加困难，花在冷却上的能量也会越多，整体效率也就越低。
所以腓特烈决定，魔法往复机在低功率区发展，蒸汽机功率往大的走。
确定了输出功率，接下来开始进行计算。
由蒸汽机结构与物理知识可得理论输出功率公式：
P=2×N×L×(πD/4)×P/(75×
式中
P——输出功率马力
N——蒸汽机转速转数/分
L——活塞行程米
D——活塞直径厘米
P——蒸汽压力千克/厘米
由公式不难看出，如果要缩小蒸汽机体力，蒸汽压力就必须增加。
依靠“俺寻思”确定了活塞的直径与行程，接下来需要确定转速，“俺寻思”单缸蒸汽机的活塞线速度V是2～3米/秒，可得公式：
N=60V/2L转数/分
接下来可以计算出锅炉的蒸汽压力，要比蒸汽机的工作压力高一些。
然后腓特烈的脑袋要炸，他没接触过蒸汽锅炉设计，对锅炉的结构只有大概的认识，蒸汽管道选型所用的流速法和压降法更是根本没听说过。
他只能继续发动“俺寻思之力”，先做出来再说，然后慢慢改。
在锅炉的能源上，腓特烈毫不犹豫地选择了使用魔法能源，这是想了很久才得出的结论。
这年头的煤炭开采还是很落后，冶炼厂就已经吃掉韦森领全部的进口份额了，再烧开水恐怕没那么多的煤。
用魔晶则不一样，它的最大优点就是可以利用自然界中的魔法元素给自己充能，无废气排放，绿色环保无污染。
加热魔法阵可以完全置于水中，散发的热量被周围的水完全吸收，不像烧煤那样烟气中还有不少热量没有被利用。
同时使用魔法能源还有个优点，容易控制火候。
加热魔法阵的魔法回路可以和压力表、水位计相连，能够做到压力不够了开猛火，压力过大关小火，压力正常保温，水不够了自动关闸避免烧干。
然后腓特烈又遇到一个问题，蒸汽阀、水阀这些还得从头开始。
箭在弦上，他管不了那么多了，不再精益求精，顺便把制作螺丝和螺母的搓丝机、滚丝机和攻丝机都“俺寻思”出来，螺丝的直径、原始三角形高度和螺距按上辈子所用的复制过来，极限性能就做破坏性实验吧。
好在他当时做过一段时间的安装工程，对这些比较熟悉。
有了这些机器，搞出截止阀应该是没问题了，其它阀门做出来也不难。
为了不让蒸汽机变成自爆卡车，锅炉和气缸需要足够结实，因此壁厚必须足够，但又不能浪费材料。
这就需要通过大量实验获取数据，然后结合材料力学推倒出相关公式。
否则，没有理论指导，要生产更大功率的蒸汽机只能重新“俺寻思”一遍。
腓特烈花了不知多少个日夜来进行计算才最终确定下各种数据。
这台魔法蒸汽机气缸直径140㎜，活塞行程230毫米，转速300转/分钟，考虑到各种能量损耗，要想达到25马力估计得使用超过10个大气压的蒸汽。
这时维克托大主教找来的玻璃工匠们到了，腓特烈花了一天时间从工匠中挑了个领头的主持玻璃工坊建设，同时批准了韦森领各部门改革的方案，接下来开始设计各个部件与确定制造工艺。
锅炉主用钢板卷成，焊接就简单了，从韦森堡大学里抓个火系魔法玩的溜的过来干活。
两端的半球形部分用钢板放在模具里锻打，锅炉的两头需要经常打开检修魔法阵，法兰盘就顺手点出来，并用铅做密封圈。
汽缸主体浇铸出来后在上模具进行适当锻打去除气眼等瑕疵，接着用车床加工外部形状和用镗床对内膛进行精加工。
活塞直接浇铸，然后用车床加工外形、内螺孔和安装密封环的沟槽，直径比气缸小1㎜。
密封圈加工简单，但是对材料性能要求高，不能太硬磨坏气缸，弹性不能太大也不能太小，这点就交给专业人士处理了。
活塞与活塞杆通过活塞内孔的螺纹和杆一端的螺纹连接，在两边用螺母夹紧，浇上铅密封并固定螺母以防松动。
滑阀控制着气缸里的蒸汽给气与排气，通过连杆控制来回移动，让蒸汽分别进入气缸内活塞的两边以推动活塞往复运动，并让废气通过打开的通道排出。
这个零件需要长时间往复运动，对密封性有要求，难以经常更换，于是接触面就用铜来制作。
气缸的两端和锅炉一样用法兰盘与铅密封圈连接，但是一头有活塞杆穿过，这就需要安装填函在确保活塞杆运动时不让蒸汽泄露。
填料没有太多的选择，他叫来巴斯夫问了半天，最后选择一种加了添加剂的耐高温耐磨史莱姆软胶套铁环方案。
剩下的就简单了，用在魔法往复机上的十字头、主连杆、飞轮和曲轴等部件都可以直接用在蒸汽机上。
主要部件设计完了，接下来是管道和各种附件的设计。
首先是控制锅炉向蒸汽机提供蒸汽的汽门，他在汽包里设计了一个用魔法肌肉控制的截止阀，不工作的时候像手指头一样堵着管道，开始工作时松开，也不知道行不行。
接着是顶部安全阀，它和高压锅的排气阀一个原理，平时在重力作用下堵着管子，压力达到危险的时候就被顶开排气。
侧面也有安全阀，在最低水位下方，用铅堵着，加热魔法阵的魔法回路从那里经过，当水低于它切锅炉里继续加热铅就会熔化，排出蒸汽并切断魔法回路。
轮子也不能少，不然这么大的玩意没人抬得动。
最后是把这些东西整合起来，锅炉横在下面，蒸汽机安装在它的上面，再加一个拍水蒸气的烟囱，一台魔法锅驼机就诞生了。
这时腓特烈不禁在想，这家伙既然有轮子了，为何车轮不干脆直接和飞轮接上，再在前轮加个转向器，后边加个驾驶室，一辆拖拉机就成了。
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